2.1. Формирование соединений при точечной,

шовной и рельефной сварке

При рассматриваемых способах сварки образование соединения происходит в значительной мере по единой схеме, состоящей из трех этапов I-III (рис. 12).

Первый этап начинается с момента обжатия деталей, вызыва­ющего пластическую деформацию микронеровностей в контактах электрод-деталь и деталь-деталь. Последующее включение тока и нагрев металла облегчают выравнивание микрорельефа, разрушение поверхностей пленок и формирование электрического контакта. При рельефной сварке на данном этапе начинается осадка рельефа. Нагретый металл деформируется преимущественно в зазор между деталями, и образуется уплотняющий поясок.

Второй этап характеризуется расплавлением металла и образова­нием ядра. По мере прохождения тока ядро растет до максимальных размеров - по высоте и диаметру. При этом происходит перемешива­ние металла, удаление поверхностных пленок и образование металли­ческих связей в жидкой фазе. Продолжается процесс пластической деформации и тепловое расширение металла. К концу этого этапа отмечается почти полная осадка рельефа. Металл рельефа интенсивно деформируется и выходит на наружную поверхность детали (остается лишь небольшая кольце­вая канавка).

Третий этап начинается с выключения тока, сопровождающегося охлаждением и кристаллизацией металла. Образуется общее для деталей литое ядро. При охлаждении уменьшается объем металла и возникают остаточные напряжения. Для снижения уровня этих напряжений и предотвращения усадочных трещин и раковин тре­буются значительные усилия.

При шовной сварке за счет теплопередачи от предыдущих точек процессы пластической деформации при сварке второй и последу­ющих точек на всех трех этапах облегчаются. Снижается также скорость кристаллизации ядра, что приводит к уменьшению остаточ­ных напряжений.

Рис. 12. Этапы образования соединения при точечной сварке

Рельефная сварка всегда сопровождается значительной пласти­ческой деформацией свариваемого металла и, следовательно, протекает в условиях, способствующих формированию надежных соединений в твердой фазе. Однако не во всех случаях рельефной сварки детали образуют нахлестку, необходимую для формирова­ния литого ядра. Поэтому по условиям образования соединения все разновидности рельефной сварки можно разбить на две группы.

К первой группе относится сварка нахлесточных соединений, осуществляемая с помощью компактных (сферических) рельефов. Сварное соединение в этом случае образуется при всестороннем сжатии нагреваемого металла, что делает возможным формирова­ние литой зоны. Аналогичные условия имеют место при точечной сварке, отчего рельефную сварку нахлесточных соединений нередко рассматривают как разновидность точечной.

Ко второй группе относятся такие разновидности рельефной сварки, как Т-образная сварка и сварка вкрест. Здесь условия образования соединения иные: всестороннее сжатие нагреваемого сварочным током металла отсутствует, и литое ядро обычно не фор­мируется - сварка происходит в твердой фазе. По характеру образования сварного соединения эти разновидности рельефной сварки близки к стыковой сварке сопротивлением.

При сварке нахлесточных соединений с применением вытянутых и кольцевых рельефов получить литую зону большей частью не удается. Соединение в этом случае также формируется в резуль­тате сварки в твердом состоянии.

При правильно выбранном режиме сварки в резуль­тате теплового расширения металла в зоне соединения между деталями образуется некоторый зазор, препятствующий их случайному соприкосновению и появлению дополнительных (помимо рельефа) путей прохождения тока через детали.